非线性光照自适应的图像拼接方法及其实现系统的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于检测技术领域，具体涉及一种非线性光照自适应的图像拼接方法及其 实现系统。
【背景技术】
[0002] 随着数字时代的到来图像拼接的应用范围和应用前景越来越广泛。目前，图像拼 接技术多用于虚拟现实领域、医学图像处理、遥感领域、海底探测、军事等领域中，很少学者 或技术人员将其应用于零件检测之中。其次，在对图像进行拼接时，通常都没有考虑到距离 光源不同位置处图像上的点所接收的光照强度是不一样的，这样采集得到的图像就会受到 光照不均的影响，弱化了图像上微小的细节。
[0003] 陈海林，熊芝等将图像拼接技术应用于大尺寸工件之中（参见陈海林，熊芝等.大 尺寸工件视觉测量中的图像拼接方法[J].计算机测量与控制.2015. 23(2). 532-535.)，极 大地提高了工件尺寸测量的精度，同时也提高了其检测的效率。但是在进行大尺寸图像拼 接时，采用的也是背景平面光源，但是他们没有考虑到大尺寸工件具有一定的尺寸，其上的 点到光源的距离不都是一样的，采集得到图像上的光照就会不均匀，这就会给图像拼接时 带来一定的影响。
[0004] 对精密零件的检测是现代化工业生产的一个重要环节，现代所用的检测装置大体 上都包括传送装置、光电位置检测装置、自动控制装置、机械抓取装置、照明装置、图像采集 装置和图像检测装置。而传统的检测方法都是人工检测法。然而，人工检测耗时、耗力、效 率低下且容易发生误匹配。近年来基于数字图像处理的检测广泛应用于零件检测之中。但 是对于像轴承这样的圆柱体零件对其表面缺陷检测时，通常一幅图像是不能表现其全部信 息的，要进行对此采集多次检测，这就会使检测效率降低，检测成本增加。要想提高检测效 率，就必须要对采集得到的图像进行拼接操作。对高精密微小轴承来说要求其检测精度是 非常高，这就对光源的设计，图像的采集以及图像拼接的质量有很高的要求。而对轴承进行 图像采集时，轴承侧表面距离光源位置不同采集得到的图像就会有光照不均的现象，这对 图像的拼接以及后期的缺陷提取都是有很大的影响。
【发明内容】
[0005] 有鉴于此，本发明的主要目的在于提供一种非线性光照自适应的图像拼接方法及 其实现系统。
[0006] 为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：
[0007] 本发明实施例提供一种非线性光照自适应的图像拼接方法，该方法为：对摄像机 进行标定，通过摄像机对圆柱轴承进行图像采集，对采集得到的圆柱轴承图像展开成平面 图像；对所述展开后的平面图像进行中值滤波，对滤波后获得的轴承侧表面图像进行非线 性光照自适应的图像拼接，形成一幅完整的而又没有赘余的平面图像。
[0008] 上述方案中，所述对摄像机进行标定，具体为：根据单摄像机标定方法确定出摄像 机内部参数矩阵M，其中，内部参数矩阵的形式为：
其中dx、dy为图像平 面上单位距离的像素数；(叫，V(l)为摄像机光轴与图像平面交点坐标即主点坐标；s为径向 畸变因子；将标定出来的参数存放到计算机中。
[0009] 上述方案中，所述通过摄像机对圆柱轴承进行图像采集，对采集得到的圆柱轴承 图像展开成平面图像，具体为：利用数学映射关系将圆柱图像展开为平面图像，所述数学映 射关系为?其中（X，y)为待展开圆柱图像上任意一点坐
[y =y
标，（x'，y'）为展开后平面图像上的对应点的坐标，r为圆柱图像的半径，W为展开后图像的 宽度，其4
' L为展开前图像的宽度，0为采集所得图像对应的 圆心角。
[0010] 上述方案中，所述对滤波后获得的轴承侧表面图像进行非线性光照自适应的图像 拼接，形成一幅完整的而又没有赘余的平面图像，具体通过以下步骤实现：
[0011] 1)对待拼接的两幅图像进行图像配准操作：
[0012] a.根据比值匹配法在搜索图中具有重叠区域的部分中找出两个特征列，求出它们 的对应灰度比值作为模版；
[0013] b.在待配准图像中从左到右间隔相同的两列上计算它们的灰度比值；
[0014] c.分别与搜索图中的灰度比值模版进行比较，求出它们之间灰度差最小的值所对 应的列就是最佳配准列；
[0015] 2)对融合后的图像进行非线性光照自适应处理：
[0016] a.以光源所在平面为y轴，以垂直光源通过待采集轴承的中心为x轴建立第一直 角坐标系；
[0017] b.对轴承侧表面图像采集的同时，在第一直角坐标系中，通过调节光照计与光源 的位置记录下光照度计在距离光源不同位置时的光照强度；
[0018] c.以距离为横坐标x单位为mm，光照强度为纵坐标y单位为lux建立第二角坐标 系，用最小二乘法拟合出一个二次曲线y = f (x);
[0019] d.计算出每一个像素所对应的实际尺寸：/= 4,其中h为采集图像的实际高度， M 单位为mm ;M表示图像的行像素数；
[0020] e.计算出轴承侧表面在距光源不同距离下时的光照强度；
[0021] f.以图像第一行所处位置处的辐照度为基准记为f(Xl)，后一行的辐照度记为 f(X) f (Xi)，有/=$将其作为图像融合时系数； /⑷
[0022] 3)对非线性光照自适应处理后的图像进行拼接操作：
[0023] 只属于图像A和图像B部分的像素点通过利用非线性光照自适法进行处理；属于 图像A和图像B重叠区域的像素点利用非线性光照自适应融合算法进行融合操作，用公式 表示如下：
[0024]
，其中Y丨（x)和 Y2(x)为权系数函数，且满MYi(x)+Y2(x) = lKxjhlJxj)和I(x,y)分别表示图像A， 图像B和融合后的图像在点（x，y)处的像素值，&表示仅属于图像A中的像素点区域，1?2表 示图像A和图像B中重叠部分的像素点区域，馬表示仅属于图像B中的像素点区域。
[0025] 本发明实施例还提供了一种实现所述非线性光照自适应的图像拼接方法的轴承 在线自动检测系统，该系统包括传送带、第一气缸、第二气缸、导轨、第一工位、第二工位、第 一机械手、第二机械手、摄像头、计算机，所述传送带的两侧分别设置第一气缸、第二气缸， 所述第一气缸的对立面设置导轨的一端，所述导轨的另一端与第一工位连接，所述第一工 位的下方设置第一机械手，所述第一工位、第一机械手的右侧分别设置第二机械手、第二工 位，所述第二工位的右侧设置摄像头，所述摄像头与计算机连接；所述第二机械手的右侧设 置有废料箱；所述第一气缸、第二气缸、第一工位的一侧均设置有光电传感器。
[0026] 上述方案中，所述第二工位包括L型支架、以及由下到上依次设置在L型支架上的 固定平台、旋转平台、面光源，所述L型支架的垂直杆上设置有用于上下移动并且为轴承测 量光度、亮度的光照度计，所述L型支架的水平杆上的一侧设置摄像头。
[0027] 上述方案中，所述面光源上方设置有用于放置轴承用的载物平台。
[0028] 与现有技术相比，本发明的有益效果：
[0029] 光源照明系统的设计对整个图像采集和检测系统是至关重要的。在采集图像时希 望图像上各点光照都是均匀的，这样采集得到的图像才会更加真实。但是通常在进行图像 采集时，由于待测物体具有一定的